RU1767897C

RU1767897C - Steel ingot electroslag melting method

Info

Publication number: RU1767897C
Authority: RU
Inventors: В.И. Сулацков; Л.А. Власов; В.Ф. Бушуев
Original assignee: Пермский машиностроительный завод им.В.И.Ленина
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: obtaining of ingots by electroslag remelting. SUBSTANCE: method involves electroslag remelting of electrodes in sequence in crystallizer with charging coefficient less than 0.5; remelting remaining length of previous electrode determined from expression (6.6-13.2)x ×10⁴/D_el mm at speed 1.3-1.6 times exceeding average remelting rate; conducting initial remelting of sequential electrode with length equal to (2.4-4.8)x 10²/D_el mm, at rate equal to 0.5-0.7 of average remelting rate. Method allows improved "replenishment" of central zone of crystallizable metal in the process of replacement of electrodes to be provided, required heat capacity for suppressing the process of scull belt formation to be supplied. Besides, time melting formed scull belt is increased and premature delivery of electrode metal into metal bath is prevented. As a result formation of scull belt on ingot is eliminated due to prevention of filling of unmelted scull layer with molten metal. EFFECT: increased efficiency and high quality of ingot. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и предназначено для применения при получении стальных слитков поочередным переплавом расходуемых электродов в кристаллизаторе при коэффициенте заполнения менее 0,5. The invention relates to metallurgy and is intended for use in the preparation of steel ingots by alternately remelting consumable electrodes in a mold with a fill factor of less than 0.5.

Известен способ электрошлакового переплава металлов и сплавов, включающий наплавление слитка в водоохлаждаемом кристаллизаторе поочередным переплавом двух или более электродов и перегрев шлаковой ванны перед сменой электродов на 20-200^оС.Known is a method of electroslag remelting of metals and alloys, comprising fusing a water-cooled ingot mold remelting alternately two or more electrodes and overheating slag bath before changing electrodes to 20-200 ° ^C.

Известен также способ электрошлаковой выплавки слитка, включающий поочередное расплавление электродов в кристаллизаторе, перегрев шлаковой ванны и дополнительное введение шлаковой смеси перед перегревом в количестве, равном 1/3-1/6 ее первоначальной массы. There is also known a method of electroslag ingot smelting, which includes alternately melting the electrodes in the mold, overheating of the slag bath and additional introduction of the slag mixture before overheating in an amount equal to 1 / 3-1 / 6 of its original mass.

При коэффициенте заполнения менее 0,5 из-за увеличенной площади зеркала шлаковой ванны перегрева последней практически не происходит и увеличение тепловой емкости шлаковой ванны перед сменой электродов идет только за счет увеличения массы шлака, что не позволяет повысить уровень механических свойств металла слитка в зоне смены электродов (ударная вязкость на 5-10% меньше в зоне смены электродов, чем по остальной длине слитка). When the fill factor is less than 0.5 due to the increased mirror area of the slag bath, overheating of the latter practically does not occur and the increase in the thermal capacity of the slag bath before changing the electrodes is only due to the increase in slag mass, which does not allow to increase the level of mechanical properties of the ingot metal in the zone of changing the electrodes (impact strength is 5-10% less in the zone of change of electrodes than the rest of the length of the ingot).

Целью изобретения является улучшение качества слитка. The aim of the invention is to improve the quality of the ingot.

Для этого в способе электрошлаковой выплавки стального слитка, включающем поочередный переплав электродов в кристаллизаторе с коэффициентом заполнения менее 0,5, переплав оставшейся длины предыдущего электрода, определяемой из выражения

мм, ведут со скоростью, в 1,3-1,6 раза превышающей среднюю скорость переплава, а начальный переплав последующего электрода длиной, определяемой из выражения

, мм, осуществляют со скоростью 0,5-0,7 средней скорости переплава, где D_эл - диаметр электрода, мм.To do this, in the method of electroslag smelting of a steel ingot, comprising alternately remelting the electrodes in a mold with a fill factor of less than 0.5, remelting the remaining length of the previous electrode, determined from the expression

mm, lead at a speed of 1.3-1.6 times the average melt rate, and the initial remelting of the subsequent electrode with a length determined from the expression

, mm, is carried out with a speed of 0.5-0.7 of the average remelting speed, where D _el is the diameter of the electrode, mm

Переплав

, мм, оставшейся длины предыдущего электрода с повышенной скоростью позволяет увеличить глубину жидкой металлической ванны, что обеспечивает необходимый запас теплоемкости для подавления процесса формирования гарнисажного пояска на границе шлак-металл-кристаллизатор.Remelting

, mm, the remaining length of the previous electrode with increased speed allows to increase the depth of the liquid metal bath, which provides the necessary reserve of heat capacity to suppress the process of formation of the skull belt at the slag-metal-mold boundary.

Начальный переплав

, мм, длины последующего электрода с пониженной скоростью позволяет, во-первых, увеличить время на расплавление образовавшегося гарнисажного слоя на указанной границе, во-вторых, препятствует преждевременному поступлению металла электрода в металлическую ванну и заливке жидким металлом нерасплавившегося гарнисажного слоя с образованием впоследствии гарнисажного пояска на слитке.Initial remelting

, mm, the length of the subsequent electrode with a reduced speed allows, firstly, to increase the time for the molten skull layer to melt at the specified boundary, and secondly, it prevents premature entry of the electrode metal into the metal bath and pouring the molten skull layer with liquid metal with the formation of the skull band subsequently on an ingot.

Опробование предлагаемого способа проводили при выплавке конического слитка высотой 2,6 м в стационарном кристаллизаторе сечением ⌀460/380 мм путем электрошлакового переплава составного по длине электрода из двух частей размерами: нижняя часть (первый электрод) 240 мм, длина 5500 мм, верхняя (второй электрод) ⌀240 мм, длина 2500 мм, сваренных между собой по периметру торцов с помощью металлических пластин размерами 120х90х8 мм. В качестве заготовок электрода использовали отработавшие ресурс дорны пильгерстанов из стали 24Х2М1Ф. Переплав вели под флюсом АНФ-35 в количестве 60 кг. The testing of the proposed method was carried out in the smelting of a conical ingot 2.6 m high in a stationary crystallizer with a cross section of 60460/380 mm by electroslag remelting of a two-part electrode with a length of the electrode: bottom part (first electrode) 240 mm, length 5500 mm, upper (second electrode) ⌀240 mm, length 2500 mm, welded together along the perimeter of the ends using metal plates with dimensions of 120x90x8 mm. As blanks of the electrode, the used resource of the mandrel pilger steel made of 24Kh2M1F steel was used. The remelting was carried out under the flux ANF-35 in the amount of 60 kg.

При переплаве оставшейся длины первого электрода, равной 275-550 мм, при токе 8-9 кА и напряжении 62-68 В увеличивали скорость переплава, в 1,3-1,6 раза превышающую среднюю скорость переплава, путем увеличения тока до 10 кА и напряжения до 70 В. После сплавления указанной длины первого электрода печь отключали, поднимали электрод до верхнего среза кристаллизатора, перекрывали кристаллизатор, срезали газокислородной горелкой "огарок", убирали его и осуществляли переплав второго электрода. Время перерыва процесса при смене электрода составляло 4-5 мин. When remelting the remaining length of the first electrode, equal to 275-550 mm, at a current of 8-9 kA and a voltage of 62-68 V, the remelting speed was increased, 1.3-1.6 times higher than the average remelting speed, by increasing the current to 10 kA and voltage up to 70 V. After fusion of the indicated length of the first electrode, the furnace was turned off, the electrode was lifted to the upper cut of the mold, the mold was shut off, the cinder burner was cut off, it was removed and the second electrode was remelted. The process interruption time when changing the electrode was 4-5 minutes.

Начальный переплав указанной длины второго электрода вели при токе 4,5-6 кА и напряжении 68-75 В, чем обеспечивали пониженную скорость переплава этого участка электрода, составляющую 0,5-0,7 средней скорости переплава. Затем изменяли ток и напряжение до значений 8 кА и 60-62 В и вели переплав второго электрода до периода выведения усадочной раковины. Кроме того, были выплавлены слитки из составных электродов с технологическими параметрами, выходящими за заявляемые пределы, а также слитки - по технологии аналогов. The initial remelting of the indicated length of the second electrode was carried out at a current of 4.5-6 kA and a voltage of 68-75 V, which ensured a reduced remelting rate of this section of the electrode, comprising 0.5-0.7 of the average remelting rate. Then, the current and voltage were changed to values of 8 kA and 60-62 V and the second electrode was remelted until the shrinkage shell was removed. In addition, ingots from composite electrodes with technological parameters beyond the declared limits were smelted, as well as ingots using the technology of analogues.

Из полученных слитков на радиально-ковочной машине ковали заготовки ⌀255 мм. От поковок отрезали темплеты для контроля макроструктуры из зоны, соответствующей перерыву процесса. После этого из темплетов вырезали образцы для определения механических свойств по ГОСТ 1497-84, подвергавшиеся термообработке (нормализации при 1050^оС, нормализации при 950^оС, отпуску при 650^оС).Of the obtained ingots, forging of ⌀255 mm blanks was forged on a radially forging machine. Templates were cut off from the forgings to control the macrostructure from the zone corresponding to the process interruption. Thereafter, the samples were cut out of templates to determine the mechanical properties according to GOST 1497-84, subjected to a heat treatment (normalizing at 1050 ^C, normalizing at 950 ^{° C,} tempering at 650 ° ^C).

Результаты опробования приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Результаты опробования показывают, что применение данного способа (варианты 1-3) позволяет повысить ударную вязкость и исключить наличие гарнисажного пояска на поверхности слитков, что повышает качество металла слитков. Testing results show that the use of this method (options 1-3) can increase the toughness and eliminate the presence of a skull belt on the surface of the ingots, which improves the quality of the metal ingots.

Проведение способа в вариантах, предусматривающих переплав частей электродов, а также скорости их переплава, выходящие за заявляемые пределы, приводит к снижению ударной вязкости (варианты 4-15, 17-19, 21 и 22) с наличием гарнисажного пояска (варианты 4, 5, 8, 14-22), осевой пористости, приводящей к браку слитков (варианты 6, 9-13). Кроме того, наблюдается неустойчивый (дуговой) режим переплава начала последующего (второго) электрода, приводящий к появлению азота в металле и наличию нитридных неметаллических включений (варианты 10, 14, 19 и 21), что снижает качество металла слитков. The implementation of the method in the options involving the remelting of the parts of the electrodes, as well as the speed of remelting, beyond the stated limits, leads to a decrease in impact strength (options 4-15, 17-19, 21 and 22) with a skull belt (options 4, 5, 8, 14-22), axial porosity, leading to the marriage of ingots (options 6, 9-13). In addition, an unstable (arc) mode of remelting of the beginning of the subsequent (second) electrode is observed, leading to the appearance of nitrogen in the metal and the presence of nitride non-metallic inclusions (options 10, 14, 19, and 21), which reduces the quality of the ingot metal.

Claims

METHOD FOR ELECTRIC SLAG Smelting of a steel ingot, including alternating remelting of electrodes in a mold with a fill factor of less than 0.5, characterized in that, in order to improve the quality of the ingot, remelting the remaining length of the previous electrode, determined from the expression

mm, lead at a speed of 1.3 - 1.6 times higher than the average remelting speed, and the initial remelting of the subsequent electrode with a length determined from the expression

mm, carried out at a speed of 0.5-0.7 average remelting speed, where D _e _l - the diameter of the electrode, mm